JP2751767B2

JP2751767B2 - 非塗工型印刷用紙を製造する方法

Info

Publication number: JP2751767B2
Application number: JP4321392A
Authority: JP
Inventors: 弘和石井; 悟柴山; 功小高
Original assignee: OJI SEISHI KK
Current assignee: OJI SEISHI KK
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1998-05-18
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JPH06158588A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印刷後のカールが小さ
い非塗工型の印刷用紙の製造方法に関する。更に詳しく
述べるならば、本発明は、印刷用紙にオフセット印刷の
ような印刷を施した後の小判断裁、丁合、製本或いはコ
ピー等の後工程において所謂印刷後カールトラブルを生
じ難い上質紙、フォーム用紙、晒クラフト紙、中質紙、
新聞用紙等の非塗工型の印刷用紙を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】商業印刷の主流を占めるオフセット印刷
は、印刷用のインキの粘度が他の印刷方式に比べ高く、
又通常は湿し水を使用するため多色印刷される紙の表面
が水に濡れて弱くなっており、印刷時に紙の表面から繊
維や填料が抜けて白抜け、パイリング等のトラブルを起
こし易い。

【０００３】そのため、非塗工型の多色印刷用途のため
の印刷用紙を湿式抄紙機で製造する場合は、抄紙の前に
カチオン化澱粉のような内添用の紙力増強剤（以下紙力
剤という）を紙料に添加して抄紙するか或いは抄紙が終
わって紙を乾燥する際に紙の表面に酸化澱粉のような外
添用の紙力剤を塗布するのが普通であるが、多色印刷用
途では内添用の紙力剤のみでは印刷時の繊維や填料の抜
け、脱落等を防ぐことは難しい。

【０００４】紙の表面に外添用の紙力剤を塗布する方法
としては、通常２ロールサイズプレス、ゲートロールサ
イズプレス、シムサイズプレス、ベルバパコーター等の
多種の機械設備が製紙機械メーカーより市販されている
が、近年はゲートロールサイズプレスが品質及び効率の
両面に優れているのでその使用が急増している。

【０００５】従来主流であった２ロールサイズプレス
は、加圧した２本のロール間に貯められた外添用紙力剤
の水溶液中に紙を通過させて紙表面に紙力剤を塗布する
方式のため、紙力剤の水溶液の固形分濃度が通常の酸化
澱粉では数％と低く、塗布液の粘性が低いため抄紙機の
速度を例えば1000m/min のような高速度にすると塗布液
が飛散して運転ができないという問題がある。更に紙に
塗布した時、液の付着量が多いので塗布した直後或いは
アフタードライヤーで乾燥している間に紙切れが多発し
易く、又塗布後の乾燥においてドライヤーでの蒸気消費
量が他の方式に比べて多いという欠点も有している。

【０００６】又、２ロールサイズプレスで塗布した紙力
剤は、紙層全体にわたって浸透しており、紙力剤の塗布
量がゲートロールサイズプレスのものより多いにもかか
わらず、印刷時の紙むけが多いという欠点がある。

【０００７】これに対して、最近主流を占めるようにな
ったゲートロールサイズプレスは、紙の表及び裏用にそ
れぞれ３本、合計で６本のロールを使用し、外側のファ
ウンテンロールと中間のメーターリングロールの間に供
給された紙力剤の水溶液は巾方向に均一にメーターリン
グロール表面に付着した後紙と接触しているアプリケー
ターロールに転移させられて紙の表面に転写され、塗布
されるから２ロールサイズプレス方式に比べ酸化澱粉の
例でいえば、固形分濃度が10〜20％という高い濃度で紙
力剤を塗布することができる。その結果、紙の表面に選
択的に紙力剤の層を設けることができ、２ロールサイズ
プレス方式による塗布の場合よりも少ない紙力剤の量で
高い表面強度が得られ、塗布した時に紙に付着する水分
が少ないためアフタードライヤーで乾燥するための蒸気
消費量が少なく、塗布液の粘性が高いことと相俟って抄
紙速度を増加させることができるので紙の品質向上及び
製造コストの低減に大きく貢献している。

【０００８】前記した如く、ゲートロールサイズプレス
は、小量の外添用紙力剤を高い固形分濃度で紙の表面に
塗布できるので従来の２ロールサイズプレスよりも品質
面、製造コスト面及び操業面で非常に優位にあるが、ゲ
ートロールサイズプレスで澱粉やポリビニルアルコール
を塗布した非塗工型の印刷用紙は、紙の表面に印刷する
と、印刷後に印刷面側にカールし易いという欠点のある
ことが最近見出された。この問題は、紙の表面と裏面に
選択的に澱粉層やポリビニルアルコール層のような紙力
剤の層が形成されるため紙の厚み方向における紙層構造
が紙力剤の多い層／紙力剤のない層／紙力剤の多い層と
いうように三層構造となっていることに起因していると
考えられる。

【０００９】ゲートロールサイズプレスで澱粉或いはポ
リビニールアルコールを塗布された非塗工型の印刷用紙
に印刷を施し、印刷後に発生するカールは、通常の印刷
用途では問題となる程度ではなく、印刷後打ち抜き工程
を行なう用途、印刷後Ｂ４、Ａ４サイズ等の小判に断裁
する工程を伴う用途、印刷部分が少なく紙に湿し水が多
く転移する印刷向けの用途、紙の表面と裏面への印刷回
数が異なる多色印刷向けの用途、印刷後紫外線ランプで
強制的に乾燥する工程を含む用途等の紙にとっては極め
て苛酷な条件下で使用される用途において印刷後カール
の問題が発生し易い傾向にある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、かかる
現状に鑑み鋭意研究した結果、ゲートロールサイズプレ
スで紙力剤としてポリビニルアルコールを50重量％以上
と他の紙力剤を含有してなる塗布液を紙の表面に塗布す
る際に該塗布液中に特定量の浸透剤を添加して塗布する
と前記した紙の三層構造が解消でき、紙の水吸収性を特
定の水準以上に調整することによって紙への印刷後にカ
ールが発生し難いことを見出し本発明を完成させるに到
った。

【００１１】従って、本発明の目的は、印刷後、とりわ
け印刷後に打ち抜き、小判断裁等の後加工を伴う工程に
おいてカールが発生し難い非塗工型の印刷用紙の製造方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゲートロール
によるサイズプレスで紙の表面に紙力剤を塗布し非塗工
型印刷用紙を製造する方法において、該塗布液中の紙力
剤としてポリビニルアルコールが50重量％と他の紙力剤
からなる前記塗布液に浸透剤を10〜10,000ppm添加して
塗布し、前記印刷用紙のブリストー法(J.TAPPI No.51-
87、紙及び板紙の液体吸収性試験方法) による水吸収係
数が4.0 〜7.0ml/m²・ ms^1/2となるように調整すること
を特徴とする前記印刷用紙を製造する方法である。

【００１３】本発明では外添用紙力剤としてポリビニル
アルコールを使用することが必須要件であり、他には併
用可能な紙力剤として澱粉、CMC （カルボキシメチルセ
ルロース）等の公知の外添用紙力剤及び表面サイズ剤を
挙げることができる。しかしながら、澱粉やCMC 単独で
は、澱粉やCMC の分子構造が環状であり浸透剤を用いて
も澱粉やCMC が紙層の中に十分浸透しないので、紙の前
記三層構造を大幅に解消することができない。又ポリビ
ニルアルコールと澱粉やCMC を一緒に用いると、ポリビ
ニルアルコールは分子構造が鎖状のため浸透剤の存在下
に紙層内に浸透するので前記三層構造を緩和することが
できるが、その効果はポリビニルアルコールの含有量が
少なくなるに従い減少し、ポリビニルアルコールの含有
率が50重量％以上でないと塗布後の紙のブリストー法に
よる水吸収係数を4.0ml/m²・ ms^1/2以上に向上させるこ
とができないから印刷後のカールを防止する上で実用的
でなくなる。

【００１４】本発明のための浸透剤としては公知のカル
ボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エス
テル塩等のアニオン界面活性剤、第１級アミン塩、第２
級アミン塩、第３級アミン塩、第４級アンモニウム塩等
のカチオン界面活性剤、アミノ酸型、ベタイン型等の両
性界面活性剤及びポリエチレングリコール型、多価アル
コール型等の非イオン性のものを挙げることができ、こ
れらの中から適宜選択して用いられる。

【００１５】前記浸透剤の添加率は、界面活性剤の有す
るイオン基の量及び塗布液中のポリビニールアルコー
ル、澱粉、CMC 等の紙力剤の固形分換算濃度で変動はあ
るが、10〜10,000ppm の範囲内である。添加率が10ppm
未満ではポリビニールアルコールを主成分とする塗布液
をゲートロールコーターサイズプレスで紙に塗布した
時、ポリビニールアルコールの紙層中への十分な浸透効
果が期待できないので適さない。これに対して、添加率
が10,000ppm を越えると、ポリビニールアルコールの浸
透効果はそれなりに得られるが、効果は頭打ちとなり浸
透剤のコストが製造コストを高くし、又紙のサイズ度の
低下をもたらすので適さない。

【００１６】印刷が簡単なもので、従って紙の表面強度
は比較的弱くても良い用途向けの印刷用紙の製造におい
ては、ゲートロールサイズプレスの塗布液中のポリビニ
ールアルコールを主成分とする紙力剤の濃度を１〜５重
量％として塗布量を軽度にして紙の表面を仕上げるが、
この場合前記浸透剤の添加率は、10〜1,000ppmの範囲で
十分である。しかしながら、印刷自体が苛酷な条件下で
行なわれ、更に印刷後に小判断裁や打ち抜き加工のよう
な後工程を伴う用途向けの印刷紙の製造においては、前
記塗布液中のポリビニールアルコールを主成分とする紙
力剤の濃度を５〜10重量％として塗布量を大きくする必
要がある場合、前記浸透剤の添加率も1,000 〜10,000pp
m の範囲に増量する必要がある。

【００１７】紙へのポリビニールアルコールを主成分と
する紙力剤の塗布量は、前記したように紙の用途によっ
て変わるが、ロールのニップ線圧、ポリビニルアルコー
ル塗布液の濃度、粘度等を調節して通常全体で0.2 〜4.
0g/m²の範囲内で用いられる。

【００１８】紙層への水の浸透具合を評価するため本発
明では液体を水としてブリストー法（J.TAPPI No.51-8
7、紙及び板紙の液体吸収性試験方法）が用いられる
が、公知のステキヒトサイズ度試験、KBB サイズ度試
験、コブ吸水度試験等の他の方法は、時間的及び水量的
に印刷時の湿し水の紙層内での挙動と大きく異なるため
実態を掴めず、本発明で得られる印刷用紙には応用でき
ない。ブリストー法による水の吸収性試験法は、前記し
た他の公知のサイズ度試験法とは異なり紙が短時間に水
を吸収する状態を測定する方法であり、紙をオフセット
印刷する時の湿し水の挙動を評価することができる。

【００１９】本発明では紙のブリストー法による水の吸
収係数は、印刷紙を製造するときに用いられるパルプの
種類、叩解度、填料の種類と量、添加薬品、抄造条件等
によって変わり塗布液中のポリビニルアルコールと浸透
剤の量、塗布量によって直接影響を受けるが4ml/m²・ ms
^1/2以上でなければならない。この値が4ml/m²・ ms^1/2
未満では紙を印刷機で印刷した後のカールが大きくなり
実用に耐えないので不適である。この値の上限は7ml/m²
・ ms^1/2程度にあり、この値を越えると紙のサイズ度が
甘くなり、印刷機での紙切れ、印刷の仕上がり不良等の
トラブルのもとになるので適さない。

【００２０】本発明によるポリビニルアルコールを主成
分とする紙力剤の塗布は公知のゲートロールにおいて用
いられている方法がそのまま適用でき、こうして得られ
る印刷用紙は印刷後及び印刷後の後工程においてカール
が発生し難いという特性を有している。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明は勿論これらに限定されるものでは
ない。尚、実施例及び比較例において％とあるのはすべ
て重量％を示す。

【００２２】実施例１〜３広葉樹漂白クラフトパルプ（LBKP) をフリーネス480ml
（カナダ標準フリーネス、CSF ）に叩解した後、絶乾パ
ルプ当り合成サイズ（荒川化学工業製、商品名：SPS-30
0 ）を0.２％、硫酸バンドを1.０％、無機填料としてタ
ルクを５％添加して紙料を調整し、この紙料を用いてシ
ムホーマー湿式抄紙機（BALMET/ 住友重工製）において
950m/minで抄造し、ゲートロールサイズプレス装置にお
いてポリビニールアルコールと浸透剤からなる固形分濃
度5％の塗布液［ポリビニルアルコール（日本合成化学
工業製、P-7000）固形分当りポリグリコール型非イオン
界面活性剤（第一工業製薬製、ハイルーブD550）を15pp
m （実施例１）、500ppm（実施例２）及び8000ppm （実
施例３）添加して３種類の塗布液を用意した。］を紙の
表面と裏面に塗布し、全体の塗布量を0.55g/m²とし、坪
量64g/m²のフォーム用紙を製造し、381mm 巾×6,000m長
さの巻取りを４本得た。

【００２３】この巻取りをフォーム用紙の印刷加工工場
において片面に１色の印刷を施した後印刷機上でA4判へ
の断裁を行なうロールツーシートの用途に使用した。得
られたフォーム用紙のブリストー法による水吸収係数は
実施例１〜３とも4.１〜6.8ml/m²・ ms^1/2の範囲内にあ
り、A4判に断裁した後のハンギングによるカール試験値
は20mm（実施例１）、13mm（実施例２）及び11mm（実施
例３）であったが、これらの値は実用上まったく問題が
なく、印刷時の紙むけもなく良好な印刷用紙であった。

【００２４】本発明で用いたハンギングによるカール試
験は次の方法で行なった。ハンギングによるカール試験方法断裁された紙の流れ方向の一辺の中央部（一点）を手で
支持して紙を垂直に吊り下げ、吊り下げられた下端（支
持されている辺の反対）辺の中央の円弧と両端の高さの
差をミリメートル単位で測定しカールの値とする。

【００２５】印刷時に許容されるハンギングによるカー
ル試験値の大きさは、印刷機や加工機の種類により異な
るが、これまでの一般的な用途での使用経験から、A4判
で30mm以内、900mm 巾×600mm 長の全判で40mm以内であ
れば工程上のトラブルはほとんど発生しないことが確認
されている。

【００２６】比較例１〜３ゲートロールサイズプレスで塗布される塗布液の組成が
ポリビニルアルコールの代わりに酸化澱粉であること以
外は実施例１〜３と同じにして坪量64g/m²の３種類のフ
ォーム用紙を製造し、加工工場において加工して紙の評
価を行なった。得られたフォーム用紙のブリストー法に
よる水吸収係数は3.３〜3.7ml/m²・ms^1/2の範囲であ
り、紙を印刷する際の紙むけは発生しなかったものの、
印刷後のA4判でのハンギングによるカール試験値はそれ
ぞれ50mm（比較例１）、38mm（比較例２）及び34mm（比
較例３）であり、紙の揃いが悪く、所定の段ボールケー
スに入り難いので作業効率を顕著に低下させるという苦
情を受けた。

【００２７】実施例４〜６針葉樹漂白クラフトパルプ50％と広葉樹漂白クラフトパ
ルプ50％からなる混合パルプを用いてフリーネスを500m
lCSFまで叩解した後、絶乾パルプ当り合成サイズ（商品
名：SPS-300 ）を0.２％、硫酸バンドを1.０％、アクリ
ルアミド（荒川化学工業製、商品名：ポリストロン117
）を0.３％添加して紙料を調整し、この紙料を用いて
ダイナフォーマー湿式抄紙機（三菱重工業製）において
750m/minで抄造し、ゲートロールサイズプレス装置にお
いてポリビニルアルコールと浸透剤からなる固形分濃度
６％の塗布液［ポリビニルアルコール（クラレ製、ポバ
ール117 ）固形分当りポリグリコール型非イオン界面活
性剤をそれぞれ15ppm （実施例４）、2000ppm （実施例
５）及び9000ppm （実施例６）添加して３種類の塗布液
を用意した。］を表面と裏面に塗布し、全体の塗布量を
0.7g/m²とし、坪量70g/m²の晒クラフト紙の巻取りを製
造した。

【００２８】この巻取りからカッターにおいて900mm 巾
×600mm 長さの平判に断裁し、20連（20,000枚）の製品
を得た。この平判製品に印刷工場において表3色と裏１
色の印刷を行なった。この晒クラフト紙のブリストー法
による水吸収係数は4.０〜6.6ml/m²・ ms^1/2範囲にあ
り、全判の大きさの紙のハンギングによるカール試験値
はそれぞれ37mm（実施例４）、22mm（実施例５）及び20
mm（実施例６）で、印刷時の紙むけはなく、印刷後の紙
を製筒の加工工場において打ち抜き加工を行ない、封筒
製品を得たが、加工適性は極めて良好であった。

【００２９】比較例４〜６ゲートロールサイズプレスで塗布される塗布液の組成の
うち浸透剤の添加量がそれぞれ0ppm（比較例４）、8ppm
（比較例５）及び12,000ppm （比較例６）であること以
外実施例４〜６と同じにして坪量70g/m²の平判製品を製
造し、印刷を施し、打ち抜き加工して製筒した。得られ
た晒クラフト紙のブリストー法による水吸収係数は3.３
〜3.７及び7.3ml/m²・ ms^1/2であり、比較例４及び５に
おいては印刷時の紙むけはなかったが、印刷後の全判の
ハンギングによるカール試験値はそれぞれ78mm及び54mm
と大きく、製筒の加工工場において紙癖が原因で製筒機
での走行性が悪く製筒機の非常停止が頻繁に発生した。
一方、浸透剤を12,000ppm添加した塗布液を用いると
（比較例６）ハンギングによるカール試験値は20mmと低
く、印刷時の紙むけもなかったが、水性インクによる筆
記の時ににじみが発生した。

【００３０】実施例７〜９ゲートロールサイズプレスで塗布される塗布液がポリビ
ニルアルコール60重量％と酸化澱粉40重量％からなるポ
リビニルアルコールを主成分とする紙力剤を含有するこ
と以外は実施例１〜３と同じにして浸透剤の添加率を変
えて３水準の塗布液［ポリグリコール型非イオン界面活
性剤15ppm （実施例７）、前記界面活性剤500ppm（実施
例８）、前記界面活性剤8000ppm （実施例９）］を用意
し、それぞれ塗布して坪量64g/m²の３種類のフォーム用
紙を製造し、加工工場において加工して紙の評価を行な
ったた。

【００３１】得られたフォーム用紙のブリストー法によ
る水吸収係数は実施例７、８、９とも4.０〜4.3ml/m²・
ms^1/2の範囲内にあり、A4判に断裁した後のハンギング
によるカール試験値は26mm（実施例７）、21mm（実施例
８）及び17mm（実施例９）であった。これらの値は、紙
力剤としてポリビニルアルコールを単独で用いた場合
（実施例１〜３）に比較すると若干劣るが、印刷時の紙
むけもなく、実用上まったく問題がなく、良好な印刷用
紙であった。

【００３２】比較例７〜９ゲートロールサイズプレスで塗布される塗布液がポリビ
ニルアルコール40重量％と酸化澱粉60重量％からなる澱
粉を主成分とする紙力剤を含有すること以外は実施例１
〜３と同じにして浸透剤の添加率を変えて３水準の塗布
液［ポリグリコール型非イオン界面活性剤15ppm （比較
例７）、前記界面活性剤500ppm（比較例８）、前記界面
活性剤8000ppm （比較例９）］を用意し、それぞれ塗布
して坪量64g/m²の３種類のフォーム用紙を製造し、加工
工場において加工して紙の評価を行なった。

【００３３】得られたフォーム用紙のブリストー法によ
る水吸収係数は比較例７、８、９とも3.５〜3.8ml/m²・
ms^1/2の範囲内にあり、A4判に断裁した後のハンギング
によるカール試験値は39mm（比較例７）、35mm（比較例
８）及び33mm（比較例９）であった。これらの値は、紙
力剤として澱粉を単独で用いた場合（比較例１〜３）に
比較するとかなり良いものの紙の揃いが完全ではなく、
実用に供するには不完全なレベルにあるとの指摘を受け
た。

【００３４】実施例１乃至比較例６で得られた結果を表
１に、実施例７乃至比較例９で得られた結果を表２に示
す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】表１〜２からわかるように、本発明法によ
る印刷用紙は、ブリストー法による水吸収係数が4.０〜
7.0ml/m²・ ms^1/2の範囲内にあり、印刷後のカールが小
さく、印刷後或いは印刷後の後工程においてトラブルを
発生しない（実施例１乃至９）のに対し、従来法による
印刷用紙はブリストー法による水吸収係数が4.0ml/m²・
ms^1/2未満或いは7.0ml/m²・ ms^1/2を越えており、印刷
後のカールが大きく、丁合不良、加工機での走行トラブ
ルの発生或いは水性インクによるにじみの発生があり、
品質的に不合格であった（比較例１〜９）。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、印刷後のカールの発生が小さ
く、印刷後の加工適性が極めて優れた非塗工型の印刷用
紙の製造方法の提供を可能にするという効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭52−107308（ＪＰ，Ａ) 特開平２−43562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21H 11/00 - 27/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲートロールによるサイズプレスで紙の
表面に紙力剤を含有する塗布液を塗布し非塗工型の印刷
用紙を製造する方法において、該塗布液中の紙力剤とし
てポリビニルアルコールが50重量％以上と他の紙力剤か
らなる前記塗布液に浸透剤を10〜10, 000ppm添加して塗
布し、印刷用紙のブリストー法(J.TAPPI No.51-87、紙
及び板紙の液体吸収性試験方法)による水吸収係数が4.0
〜7.0ml/m²・ ms^1/2となるように調整することを特徴
とする前記印刷用紙を製造する方法。